(57)【要約】      （修正有）【課題】減速比の設計自由度を向上させると共に、高出力化、且つ小型化が可能なラックアシスト式電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ラックアシスト式電動パワーステアリング装置は、電動モータ３４と、ボールねじ機構３３との間に配置されて、ラック軸３１、電動モータ３４、およびボールねじ機構３３と同軸上に組み込まれる減速機３２を有する。減速機３２は、二対のトロコイド系波形状溝によって構成され、電動モータ３４を収容するモータハウジング３０Ｂ内に組みつけられるボール減速機である。【選択図】図２
2010285000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじ溝が設けられているラック軸と、雌ねじ溝が設けられ前記ラック軸に同軸上に配置されているボールナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝間に設けられているボールとによって構成されるボールねじ機構と、前記ラック軸に同軸に配置された電動モータと、前記電動モータと前記ラック軸に同軸上に配置された減速機と、を備え、前記モータの駆動力を前記減速機を介して伝達し、前記ボールねじ機構を構成する前記ボールナットを回転駆動することで前記ラック軸を軸線方向に移動させるラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝を備えたボール減速機であり、
前記ボール減速機は、前記電動モータを収容するモータハウジング内に組みつけられることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ボール減速機が、前記モータハウジングに嵌合固定された静止部材と、前記電動モータのロータに設けられた偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記モータハウジングに自転可能に支持された出力回転部材と、を備え、
前記静止部材の内径が、前記ロータを支持する第１の軸受の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータハウジングの内周面に設けられた雌ねじ部に螺合する予圧ナットによって、前記出力回転部材を前記モータハウジングに対し自転可能に支持する第２の軸受を介して前記ボール減速機に予圧を付与することを特徴とする請求項２に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記モータハウジングは、鋼製の円筒状ハウジングを内嵌しており、
前記円筒状ハウジングの内周面に予圧ナット螺合用雌ねじが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
雄ねじ溝が設けられているラック軸と、雌ねじ溝が設けられ前記ラック軸に同軸上に配置されているボールナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝間に設けられているボールとによって構成されるボールねじ機構と、前記ラック軸に同軸に配置された電動モータと、前記電動モータと前記ラック軸に同軸上に配置された減速機と、を備え、前記モータの駆動力を前記減速機を介して伝達し、前記ボールねじ機構を構成する前記ボールナットを回転駆動することで前記ラック軸を軸線方向に移動させるラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記ボール減速機の出力部とボールナットがトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されていることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記ボール減速機の出力部とボールナットがトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記ボールナットには、トルク伝達部が一体又は別体に設けられ、
前記出力回転部材の内周面と前記トルク伝達部の外周面にてトルク伝達がなされ、
前記出力回転部材の内周面のトルク伝達領域と外周面の軸受嵌合領域とが軸方向でオーバーラップしていることを特徴とする請求項５又は６に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記ボール減速機の出力部と前記ボールナットの接続部には弾性体が介装されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記ボールナットは複列アンギュラ玉軸受により自転可能に支持され、
前記複列アンギュラ玉軸受の内輪又は外輪の軸方向両端面には、弾性体が介装されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、自動車等の車両の操舵力を電動モータで助力するラックアシスト式電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵系では、電動モータを動力源として操舵アシストを行なう電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳとも記す）が広く採用されている。ＥＰＳは、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために、直接的なエンジンの駆動損失が無く、また電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるため走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【０００３】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラック＆ピニオン式が主流となっている。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳとしては、ステアリングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト式等の他、電動式のボールねじ機構によりラック軸を駆動するラックアシスト式も用いられている。ラックアシスト式ＥＰＳでは、アシスト力がピニオンとラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。
【０００４】
ラックアシスト式ＥＰＳでは、ラック軸に形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝と、ボールナットに形成された雌ねじ溝とが、多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、ラック軸と同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールナットが回転駆動され、これにより、ラック軸が軸方向に移動する。また、別軸式のラックアシスト式ＥＰＳにおける電動モータとボールナットとの間の動力伝達方法としては、ギヤ式、タイミングベルト式等が一般的である。
【０００５】
電動モータがラック軸と同軸に配置されたラックアシスト式ＥＰＳでは、減速機を設けずに電動モータが直接ボールナットを駆動する場合、モータを高トルク型にする必要があり、ベルト減速等を用いる別軸式のラックアシスト式ＥＰＳと比べ、電動モータが大型化してコスト高になるという課題がある。
【０００６】
このため、同軸式のラックアシスト式ＥＰＳとしては、ラック軸と、操舵補助用の電動モータと、ボールナットの回転運動を直線運動に変換してラック軸に伝達するボールねじ機構と、電動モータの回転力をボールナットに伝達する転動ボール形差動減速機とを同軸上に配置して、電動モータの突き出しを小さくすると共に、伝達トルクを高めるようにしたものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に記載のＥＰＳ１００は、図９および図１０に示すように、ラック歯１０１が形成されたラック軸１０２と、ラック軸１０２の周りに同軸上に配置された電動モータ１０３と、ラック軸１０２の周りに同軸上に配置されて電動モータ１０３の回転力をラック軸１０２の軸方向への移動力に変換する動力変換機構１０４と、電動モータ１０３および動力変換機構１０４間においてラック軸１０２の周りに同軸上に配置された転動ボール形差動減速機１０５とを備える。
【０００８】
動力変換機構１０４は、ラック軸１０２の外周面に設けられた螺旋溝１０６と、螺旋溝１０６に係合する複数のボール１０７と、回転可能且つ軸方向移動が拘束されて、ボール１０７を保持する保持環１０８を備えるボールねじ機構である。また、転動ボール形差動減速機１０５は、電動モータ１０３のロータ１０９に形成された偏心筒１１１に公転可能に支持される入力環１１２と、入力環１１２の一方の側面に対向配置されてボールねじ機構の保持環１０８に連結される出力部材１１３と、入力環１１２の他方の側面に対向配置される静止部材１１４とを備える。
【０００９】
入力環１１２および出力部材１１３の互いに対向する面には、それぞれハイポサイクロイド曲線の案内溝１１５、エピサイクロイド曲線の案内溝１１６が形成されており、両案内溝１１５、１１６間に複数の転動ボール１１７が保持される。また、入力環１１２および静止部材１１４の互いに対向する面には、それぞれ環状の凹部（図示せず）と複数の凹部１１８が形成されており、複数の転動ボール１１９が凹部１１８に係合して転動ボール形差動減速機１０５が構成されている。
【００１０】
入力環１１２および出力部材１１３に形成された一対のサイクロイド系波形状の案内溝１１５、１１６によって、公転する入力環１１２に自転力を発生させると共に、転動ボール１１７によって入力環１１２の公転によるラジアル方向への変位を吸収し、入力環１１２の自転力を出力部材１１３に伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２６１０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されているＥＰＳ１００の転動ボール形差動減速機１０５によると、減速比が制約されるので設計自由度が得難いという問題点がある。例えば、減速比を小さく設定するには，波形状溝間に入れる転動ボールの数を減らす必要があり、このためには、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくするか、転動ボールの間隔を離間させる必要がある。しかし、転動ボール形差動減速機がラックアシスト式ＥＰＳに用いられる場合、ラック軸が転動ボール形差動減速機中心を貫通するため、係合する転動ボールのピッチ円直径を小さくすることは困難である。また、転動ボールの間隔を確保するためには、保持器が必要になり、コスト的に不利となる。更に、転動ボールの球数を減らすことによって、面圧が増大し、それに伴って耐久性が低下する虞がある。
【００１３】
逆に、減速比を大きく設定するには、転動ボールの数を増やす必要があるため、係合する転動ボールのピッチ円直径が大きくなる。従って、ラックアシスト式ＥＰＳの外形も大きくなって、車両搭載性が低下する問題があり、改善の余地があった。
【００１４】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速比の設計自由度を向上させると共に、高出力化、且つ小型化が可能なラックアシスト式電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）雄ねじ溝が設けられているラック軸と、雌ねじ溝が設けられ前記ラック軸に同軸上に配置されているボールナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝間に設けられているボールとによって構成されるボールねじ機構と、前記ラック軸に同軸に配置された電動モータと、前記電動モータと前記ラック軸に同軸上に配置された減速機と、を備え、前記モータの駆動力を前記減速機を介して伝達し、前記ボールねじ機構を構成する前記ボールナットを回転駆動することで前記ラック軸を軸線方向に移動させるラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、二対のトロコイド系波形状溝を備えたボール減速機であり、
前記ボール減速機は、前記電動モータを収容するモータハウジング内に組みつけられることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（２）前記ボール減速機が、前記モータハウジングに嵌合固定された静止部材と、前記電動モータのロータに設けられた偏心円筒部に自転可能に支持された入力回転部材と、前記モータハウジングに自転可能に支持された出力回転部材と、を備え、
前記静止部材の内径が、前記ロータを支持する第１の軸受の外径よりも小さいことを特徴とする（１）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（３）前記モータハウジングの内周面に設けられた雌ねじ部に螺合する予圧ナットによって、前記出力回転部材を前記モータハウジングに対し自転可能に支持する第２の軸受を介して前記ボール減速機に予圧を付与することを特徴とする（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（４）前記モータハウジングは、鋼製の円筒状ハウジングを内嵌しており、
前記円筒状ハウジングの内周面に予圧ナット螺合用雌ねじが設けられていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（５）雄ねじ溝が設けられているラック軸と、雌ねじ溝が設けられ前記ラック軸に同軸上に配置されているボールナットと、前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝間に設けられているボールとによって構成されるボールねじ機構と、前記ラック軸に同軸に配置された電動モータと、前記電動モータと前記ラック軸に同軸上に配置された減速機と、を備え、前記モータの駆動力を前記減速機を介して伝達し、前記ボールねじ機構を構成する前記ボールナットを回転駆動することで前記ラック軸を軸線方向に移動させるラックアシスト式電動パワーステアリング装置において、
前記ボール減速機の出力部とボールナットがトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されていることを特徴とするラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（６）前記ボール減速機の出力部とボールナットがトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されていることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（７）前記ボールナットには、トルク伝達部が一体又は別体に設けられ、
前記出力回転部材の内周面と前記トルク伝達部の外周面にてトルク伝達がなされ、
前記出力回転部材の内周面のトルク伝達領域と外周面の軸受嵌合領域とが軸方向でオーバーラップしていることを特徴とする（５）又は（６）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（８）前記ボール減速機の出力部と前記ボールナットの接続部には弾性体が介装されていることを特徴とする（５）乃至（７）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
（９）前記ボールナットは複列アンギュラ玉軸受により自転可能に支持され、
前記複列アンギュラ玉軸受の内輪又は外輪の軸方向両端面には、弾性体が介装されていることを特徴とする（５）乃至（８）のいずれかに記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の（１）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、電動モータおよびラック軸に同軸上に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳの高出力化、小型化が可能となる。例えば，ボール減速機の減速比を大きく設定することで、電動モータを高回転低トルク型として電動モータの小型化が可能となる。
【００１７】
また、従来のラックアシスト式ＥＰＳでは、電動モータとボールねじ機構の間に減速機を用いないため、ユニットとして減速比をかせぐために、ボールねじのリードを５〜７ｍｍ程度に設定するのが一般的である。これに対し、本発明のＥＰＳでは、ボール減速機の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじのリードを大きくすることが可能となる。これにより、任意の転舵速度におけるボールナットの回転数を抑えることができ、静音化が図れる。また、ボール減速機の寸法を大きく変更することなく減速比を変更することが可能なため、電動モータ、ボールねじの諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することができ、多くの部品の共通化が図れ、コスト低減が可能となる。
【００１８】
また、ボール減速機は、電動モータを収容するモータハウジング内に組みつけられるので、電動パワーステアリング装置の組立工程において、モータハウジングにボール減速機を組みつけたサブユニットの状態で、電動モータを所定の回転速度で駆動するのに必要な電力を測定することで、最適な減速機予圧量の調整が可能となる。また、ボール減速機の出力部にトルクメータのついた負荷装置を接続することで、減速機性能を確認することが可能となる。
【００１９】
本発明の（２）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、ボール減速機が、ハウジングに嵌合固定された静止部材、電動モータのロータに設けられた偏心円筒部に公転可能に支持された入力回転部材、およびモータハウジングに自転可能に支持された出力回転部材を備えて構成されるので、ボール減速機をコンパクトにラック軸と同軸上に配置することができ、ＥＰＳの小型化が可能となり車両搭載性が向上する。
【００２０】
また、静止部材の内径が、ロータを支持する第１の軸受の外径よりも小さいので、静止部材で第１の軸受を押さえることができ、これにより第１の軸受の脱落を防止できる。
【００２１】
本発明の（３）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、モータハウジングの内周面に設けられた雌ねじ部に嵌合する予圧ナットの締込み量によりボール減速機の予圧量の調整がなされるが、第２の軸受の外輪を介して予圧を付与することで予圧ナット締込みにより出力回転部材が連れ回ることがなく、容易且つ確実に予圧の調整が可能となる。
【００２２】
本発明の（４）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、モータハウジングは、鋼製の円筒状ハウジングを内嵌しており、円筒状ハウジングの内周面に予圧ナット螺合用雌ねじが設けられているので、モータハウジングとボール減速機との線膨張係数の差によるボール減速機の予圧変化を抑え、性能を安定させることができる。
【００２３】
本発明の（５）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、電動モータおよびラック軸に同軸上に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝の組み合わせで構成されるボール減速機であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳの高出力化、小型化が可能となる。例えば，ボール減速機の減速比を大きく設定することで、電動モータを高回転低トルク型として電動モータの小型化が可能となる。
【００２４】
また、従来のラックアシスト式ＥＰＳでは、電動モータとボールねじ機構の間に減速機を用いないため、ユニットとして減速比をかせぐために、ボールねじのリードを５〜７ｍｍ程度に設定するのが一般的である。これに対し、本発明のＥＰＳでは、ボール減速機の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじのリードを大きくすることが可能となる。これにより、任意の転舵速度におけるボールナットの回転数を抑えることができ、静音化が図れる。また、ボール減速機の寸法を大きく変更することなく減速比を変更することが可能なため、電動モータ、ボールねじの諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することができ、多くの部品の共通化が図れ、コスト低減が可能となる。
【００２５】
また、ボール減速機の出力部とボールナットがトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されているので、電動パワーステアリング装置による推力アシストに伴いボールナットに生じる微小変位がボール減速機の出力部に伝わることがなく、ボール減速機の予圧が安定し、所定の性能を確保することができる。
【００２６】
本発明の（６）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によっても、電動パワーステアリング装置による推力アシストに伴いボールナットに生じる微小変位がボール減速機の出力部に伝わることがなく、ボール減速機の予圧が安定し、所定の性能を確保することができる。
【００２７】
本発明の（７）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、出力回転部材の内周面のトルク伝達領域と外周面の軸受嵌合領域とが軸方向でオーバーラップしているので、電動パワーステアリング装置による推力アシストに伴うボールナットの揺動を抑え、ボール減速機の噛合いを良好に保つことができる。
【００２８】
本発明の（８）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、ボール減速機の出力部とボールナットの接続部には弾性体が介装されているので、ボールナットの傾きを吸収し、ボール減速機の出力部の姿勢を安定させることができる。
また、ストロークエンドに突き当てた際にボールナットに入力される衝撃トルクを吸収しボールねじ機構の破損を防止するとともに、反転時や振動の入力による打音を抑制することができる。
【００２９】
本発明の（９）に記載のラックアシスト式電動パワーステアリング装置によれば、ボールナットを支持する複列アンギュラ玉軸受の内輪又は外輪の軸方向両端面には弾性体が介装されているので、ボール減速機の予圧に影響を与えることなく、反転時などにボールねじから発生するラトル音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳの縦断面図である。
【図２】図１に示すラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図である。
【図３】接続部の構成を示す部分斜視図である。
【図４】図３に示す接続部に弾性体を介装させた状態を示す部分斜視図である。
【図５】図１に示すボール減速機の分解斜視図である。
【図６】第２ハウジングにボール減速機を組みつけたサブユニットを示す断面図である。
【図７】変形例に係るラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図である。
【図８】変形例に係るラックアシスト式ＥＰＳの要部拡大図である。
【図９】従来のＥＰＳの要部断面図である。
【図１０】図９に示す転動ボール形差動減速機の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１に示すように、ラックアシスト式ＥＰＳ１０は、ハウジング３０、ラック軸３１、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、電動モータ３４、およびピニオン部３５を備える。ハウジング３０は、ボールねじ機構３３を収容する第１ハウジング３０Ａと、電動モータ３４とボール減速機３２を収容する第２ハウジング（モータハウジング）３０Ｂとからなり、ラック軸３１を軸方向に移動可能、且つ回転を阻止した状態で支持する。ラック軸３１には、ボール減速機３２、ボールねじ機構３３、および電動モータ３４が同軸上に配置されており、ハウジング３０の両側から突出する両端には、タイロッド（図示せず）が連結される。
【００３３】
ラック軸３１には、ピニオン部３５に内蔵されるラック＆ピニオン機構を構成するラック歯３８と、ボールねじ機構３３を構成する雄ねじ部３９が設けられている。ピニオン部３５は、ステアリングホイール（図示せず）からの操舵力が入力される入力軸３６、ピニオン（図示せず）、およびトルク検出装置３７を備えており、トルク検出装置３７のトーションバー（図示せず）を介して入力軸３６とピニオンとが結合されている。このピニオンはラック軸３１設けられたラック歯３８と噛合する。
【００３４】
図２に示すように、ボールねじ機構３３は、ラック軸３１の外周面に形成された雄ねじ部３９、ラック軸３１の周囲に配置され、複列アンギュラ玉軸受（以下、単に軸受と記す）４０を介して回動自在、且つ軸方向移動が拘束されて第１ハウジング３０Ａに保持されるボールナット４１、および雄ねじ部３９とボールナット４１の内周面に形成された雌ねじ部４２との間に介装される複数のボール４３とを備え、ラック軸３１と同軸上に配置されている。ボールナット４１の右側端部には別体のトルク伝達部８０が嵌合、溶接などにより固設され、トルク伝達部８０の左側端部はエンドデフレクタタイプのボール４３の抜け止めを兼ねている。なお、トルク伝達部８０はボールナット４１と一体成形されていてもよい。軸受４０の内輪４４は、ボールナット４１に螺合するナット４５によってボールナット４１に固定され、また、軸受４０の外輪４６は、第１ハウジング３０Ａに螺合するナット４７によって第１ハウジング３０Ａに固定されている。
【００３５】
電動モータ３４は、第２ハウジング３０Ｂ内に固定されるステータ５０と、該ステータ５０の内周面およびラック軸３１の外周面間に回転可能に支持されるロータ５１と、を備え、ラック軸３１と同軸上に配置されたブラシレスモータである。ステータ５０から軸方向に突出するロータ５１の両端は、軸受５２、５３（図１参照）によって第２ハウジング３０Ｂに回転自在に支持されている。
【００３６】
ボール減速機３２は、電動モータ３４とボールねじ機構３３との間に、ラック軸３１および電動モータ３４と同軸上に配置されている。ボール減速機３２は、ロータ５１の一端に、ロータ５１の軸心に対して偏心して形成された偏心円筒部６１と、該偏心円筒部６１に軸受６２を介して自転可能に支持された入力回転部材６３と、ボールナット４１とトルク伝達可能に、入力回転部材６３の一側面に対向配置された環状の出力回転部材６４と、第２ハウジング３０Ｂに固定されて入力回転部材６３の他側面に対向配置された環状の静止部材６５とを備える。
【００３７】
静止部材６５は、入力回転部材６３と対向する側面と反対側の側面がロータ５１を支持する軸受（第１の軸受）５２と対向し、静止部材６５の内径が、ロータ５１を支持する軸受５２の外径よりも小さくなるように設定されている。そして、静止部材６５は、軸受５２の外輪５２ａと当接し、内輪５２ｂの外径より大きな位置から内側に向けて切り欠き６５ａが形成されて内輪５２ｂと接触しないように配設され、軸受５２の脱落を防止している。
【００３８】
出力回転部材６４は、左側端部に円筒状の出力部８２を有し、出力部８２の外周面には出力回転部材６４を第２ハウジング３０Ｂに自転可能に支持する軸受８３（第２の軸受）が嵌合配置され、出力部８２の内周面にはボールナット４１のトルク伝達部８０が係合している。出力部８２の外周面の軸受嵌合領域と内周面のトルク伝達領域は軸方向でオーバーラップしている。出力回転部材６４の出力部８２とボールナット４１のトルク伝達部８０との接続部８５は、インボリュートスプライン又はインボリュートセレーション結合され、トルク伝達可能であり、且つ、トルク伝達中においても軸方向の摺動（相対変位）が可能な摩擦係数に設定されている。図３（ａ）は、出力回転部材６４の出力部８２とボールナット４１のトルク伝達部８０の接続部８５がインボリュートスプライン結合した場合を例示したものである。
【００３９】
接続部８５において、出力回転部材６４の出力部８２とボールナット４１のトルク伝達部８０間に樹脂コート層を設けてもよい。これにより、金属同士の接触を回避して反転時や振動の入力による打音を抑制することができる。また、接続部８５において、図３（ｂ）に示すように、出力回転部材６４の出力部８２に溝８６を形成し、ボールナット４１のトルク伝達部８０に形成した突起部８７を係合させてもよい。溝８６の側面と突起部８７は線接触のため、トルク伝達面積が小さく、摺動力が軽微となる。さらに、軸方向の嵌合長さが短く、ボールナット４１の傾きを出力回転部材６４に伝達しにくくすることができる。また、図３（ｃ）に示すように、ボールナット４１のトルク伝達部８０と出力回転部材６４の出力部８２間に溝８８を形成しボール８９を介在させてもよい。摺動ではなく転がりにて軸方向変位を許容するため、より円滑な軸方向変位が可能となる。他にも、凹凸嵌合やキーなどにより接続してもよい。
【００４０】
また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、出力回転部材６４の出力部８２とボールナット４１のトルク伝達部８０間に弾性体８１を介装させてもよい。弾性体８１によりボールナット４１の傾きを吸収し、出力回転部材６４の姿勢を安定させることができる。微小な相対変位であれば弾性体８１の弾性変形で軸方向変位を許容することができる。さらに、ストロークエンドに突き当てた際にボールナット４１に入力される衝撃トルクを吸収し、ボールねじ機構３３の破損を防止するとともに、反転時や振動の入力による打音を抑制することができる。なお、図４（ａ）は図３（ａ）の接続部８５に対応し、図４（ｂ）は図３（ｂ）の接続部８５に対応し、図４（ｃ）は図３（ｃ）の接続部８５に対応している。
【００４１】
図２に戻って、軸受８３は、玉軸受又はアンギュラ玉軸受であり、内輪８３ａが出力回転部材６４の外周面に嵌合固定され、外輪８３ｂが第２ハウジング３０Ｂに軸方向に変位可能に隙間ばめされている。そして、軸受８３の左側端面には第２ハウジング３０Ｂの内周面に設けられた雌ねじ部に螺合する予圧ナット９０が配設され、予圧ナット９０の締込みにより外輪８３ｂに対して予圧が付与されるとともに、ボール減速機３２に予圧が付与される。なお、予圧付与方法はこれに限らず、定位置予圧又は定圧予圧が付与されていればよい。
【００４２】
図２及び図５に示すように、入力回転部材６３の一側面（出力回転部材６４側）には、エピトロコイド曲線の波形状溝６７（図２参照。）が形成され、出力回転部材６４の入力回転部材６３側の側面には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８が形成されている。これら両波形状溝６７、６８は、係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００４３】
エピトロコイドの波形状溝６７の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６８の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である出力回転部材６４の波形状溝６８の波数をＮとし、エピトロコイド形状である入力回転部材６３の一側面の波形状溝６７の波数を「Ｎ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６７と、出力回転部材６４の波形状溝６８との間には、「Ｎ−１」個の転動ボール７１が配置されている。
【００４４】
また、入力回転部材６３の他側面（静止部材６５側）には、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９が形成され、静止部材６５の入力回転部材６３側の側面には、エピトロコイド曲線の波形状溝７０が形成されている。両波形状溝６９、７０は、係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２に対応して互いに等しい径方向位置に配置される。
【００４５】
エピトロコイドの波形状溝７０の波数は、ハイポトロコイド曲線の波形状溝６９の波数よりも２個だけ少ない。本実施例の場合には、ハイポトロコイド形状である入力回転部材６３の他側面の波形状溝６９の波数をＭとし、エピトロコイド形状である静止部材６５の波形状溝７０の波数を「Ｍ−２」としている。そして、入力回転部材６３の波形状溝６９と、静止部材６５の波形状溝７０との間には、「Ｍ−１」個の転動ボール７２が配置されている。
【００４６】
なお、エピトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を外接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。また、ハイポトロコイド曲線とは、所定の径寸法の大径円に、小径円を内接させた状態で転動させたときに小径円の一点が描く曲線である。
【００４７】
尚、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０の断面形状を、それぞれゴシックアーチ状として、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との接触部の滑りの要素を大きく設定するようにしてもよい。
【００４８】
静止部材６５、入力回転部材６３、および出力回転部材６４間には、上述したように、予圧ナット９０によって、軸受８３を介して予圧が付与されている。これによって、波形状溝６７、６８と転動ボール７１との転がり接触部、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２の転がり接触部が、がたつくことはない。
【００４９】
このように構成されたボール減速機３２においては、入力回転部材６３の公転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。このときの減速比は、波形状溝６７と６８、および波形状溝６９と７０の波数によって決まるので、減速比を任意に設定可能である。
【００５０】
尚、入力回転部材６３の一側面と出力回転部材６４、および入力回転部材６３の他側面と静止部材６５にそれぞれ形成される波形状溝６７、６８、６９、７０の形状（エピトロコイド、ハイポトロコイド）は、上記した形状と互いに逆であってもよい。
【００５１】
入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍに設定されており、これにより波形状溝６７、６８に係合する転動ボール７１のピッチ円直径Ｄ１＜波形状溝６９、７０に係合する転動ボール７２のピッチ円直径Ｄ２となっている。このように、二対の波形状溝６７、６８、および６９、７０に係合する転動ボール７１，７２のピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２を異ならせて（Ｎ≠Ｍ）、任意の減速比を得ることができる。
【００５２】
図６は、第２ハウジング３０Ｂに電動モータ３４とボール減速機３２を組みつけたサブユニット２０を示す断面図である。このサブユニット２０は、第２ハウジング３０Ｂの一方側端面から出力回転部材６４の出力部８２がアクセス可能となっている。従って、ラックアシスト式ＥＰＳ１０の組立工程において、電動モータ３４を所定の回転速度で駆動するのに必要な電力を測定することで、最適な減速機予圧量を調整することができる。また、出力回転部材６４の出力部８２に、トルクメータのついた負荷装置を接続することで、減速機性能を確認することができる。
本実施形態の作用を説明する。図１に示すように、不図示のステアリングホイールが操作されると、入力軸３６にその回転が伝達され、トーションバーをねじりながらこれを介してピニオンを回転させる。ピニオンの回転はラック歯３８が噛合するラック軸３１に伝達されてラック軸３１を軸方向に移動させる。
【００５３】
一方、トーションバーのねじり量は、トルク検出装置３７によって検出され、ねじり量に対応する出力信号が不図示の制御装置に入力され、電動モータ３４が制御装置からの回転指令に基づいて回転する。電動モータ３４（ロータ５１）の回転は、ボール減速機３２の偏心円筒部６１に自転可能に支持された入力回転部材６３を公転させ、この入力回転部材６３の公転及び自転に伴って波形状溝６７、６８と転動ボール７１、および波形状溝６９、７０と転動ボール７２との係合位置が変化することにより、出力回転部材６４が減速された自転運動を行う。
【００５４】
出力回転部材６４の回転は、出力回転部材６４の出力部８２とボールナット４１のトルク伝達部８０の結合によりボールナット４１を回転させるので、ボールねじ機構３３の作用によりラック軸３１が軸方向に移動する。ラック軸３１の移動方向は、ピニオンによって駆動される方向と同一方向であり、これによってピニオンがラック軸３１を動かそうとする力を補助する。
【００５５】
上記したように、本実施形態のラックアシスト式ＥＰＳ１０によれば、電動モータ３４およびラック軸３１に同軸上に配置された減速機が、二対のトロコイド系波形状溝６７、６８、および６９、７０の組み合わせで構成されるボール減速機３２であるので、減速比の設定自由度が向上し、ＥＰＳ１０の高出力化や、小型化が可能となる。また、ボール減速機３２の減速比を任意に設定可能であるので、ボールねじ機構３３のリードを大きくしてボールナット４１の回転数を抑え、これによって静音化が図れる。また、ボール減速機３２の外形寸法を大きく変更することなく、減速比を変更することが可能なため、電動モータ３４、ボールねじの機構３３の諸元を変更することなく、ラックアシスト式ＥＰＳの諸元を変更することが可能となって多くの部品の共通化が可能となり、コストを削減することができる。
【００５６】
また、ボール減速機３２は、電動モータ３４を収容する第２ハウジング３０Ｂ内に組みつけられるので、ラックアシスト式ＥＰＳ１０の組立工程において、第２ハウジング３０Ｂにボール減速機３２を組みつけたサブユニット２０の状態で、電動モータ３４を所定の回転速度で駆動するのに必要な電力を測定することで、最適な減速機予圧量の調整が可能となる。また、ボール減速機３２の出力部８２にトルクメータのついた負荷装置を接続することで、減速機性能を確認することが可能となる。
【００５７】
また、ボール減速機３２が、第２ハウジング３０Ｂに嵌合固定された静止部材６５、電動モータ３４のロータ５１に設けられた偏心円筒部６１に公転可能に支持された入力回転部材６３、および第２ハウジング３０Ｂに自転可能に支持された出力回転部材６４を備えて構成されるので、ボール減速機３２をコンパクトにラック軸３１と同軸に配置することができ、ＥＰＳの小型化が可能となり車両搭載性が向上する。
【００５８】
また、静止部材６５の内径が、ロータ５１を支持する軸受５２の外径よりも小さいので、静止部材６５で軸受５２を押さえることができ、これにより軸受５２の脱落を防止できる。
【００５９】
また、第２ハウジング３０Ｂの内周面に設けられた雌ねじ部に嵌合する予圧ナット９０の締込み量によりボール減速機３２の予圧量の調整がなされるが、軸受８３の外輪８３ｂを介して予圧を付与することで予圧ナット９０の締込みにより出力回転部材６４が連れ回ることがなく、容易且つ確実に予圧の調整が可能となる。
【００６０】
また、ボール減速機３２の出力部８２とボールナット４１がトルク伝達可能、且つ、軸方向に相対変位可能に接続されているので、ラックアシスト式ＥＰＳ１０による推力アシストに伴いボールナット４１に生じる微小変位がボール減速機３２の出力部８２に伝わることがなく、ボール減速機３２の予圧が安定し、所定の性能を確保することができる。
【００６１】
また、出力回転部材６４の内周面のトルク伝達領域と外周面の軸受嵌合領域とが軸方向でオーバーラップしているので、ラックアシスト式ＥＰＳ１０による推力アシストに伴うボールナット４１の揺動を抑え、ボール減速機３２の噛合いを良好に保つことができる。
【００６２】
また、ボール減速機３２の出力部８２とボールナット４１の接続部８５には弾性体８１が介装されているので、ボールナット４１の傾きを吸収し、ボール減速機３２の出力部８２の姿勢を安定させることができる。また、さらに、電動モータ３４と同軸上にボール減速機３２を接続すると、イナーシャ（慣性）が大きくなり、ストロークエンドに突き当てた際にボールナット４１に入力される衝撃トルクが大きくなる傾向があるが、弾性体８１により衝撃トルクを吸収しボールねじ機構３３の破損を防止するとともに、反転時や振動の入力による打音を抑制することができる。
【００６３】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、図７に示すように、第２ハウジング３０Ｂ内にさらに鋼製の円筒状ハウジング９１を設け、その内周にボール減速機３２を組み付けてもよい。これにより、静止部材６５は円筒状ハウジング９１に嵌合固定され、出力回転部材６４は円筒状ハウジング９１に自転可能に支持され、予圧ナット９０が円筒状ハウジング９１の内周面に設けられた雌ねじ部に螺合することにより、外輪８３ｂに対して予圧が付与されるとともに、ボール減速機３２に予圧が付与される。通常、ハウジング３０はアルミニウム材から構成し、波形状溝の表面に硬さが必要となるボール減速機３２は鋼材から構成されるが、ラックアシスト式ＥＰＳ１０の使用温度域は広いため線膨張係数の差により、ボール減速機３２内の予圧量が変化するおそれがあるが、鋼製の円筒状ハウジング９１を鋼製とすることで、ボール減速機３２の予圧変化を抑え、ラックアシスト式ＥＰＳ１０の性能を安定させることができる。
【００６４】
また、図８に示すように、ボールナット４１を支持する軸受４０の外輪４６の軸方向両端面に、環状の弾性体９２を介装してもよい。これにより、ボールナット４１が一定距離だけ軸方向に変位可能となるので、ボール減速機３２の予圧に影響を与えることなく、路面からの振動の入力時などにボールねじ機構３３から発生するラトル音を低減することができる。なお、本変形例では、軸受４０の外輪４６に弾性体９２を設けたが、これに限らず軸受４０の内輪４４の軸方向両端面に弾性体９２を設けてもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、入力回転部材６３の波形状溝６７の波数Ｎおよび波形状溝６９の波数Ｍは、Ｎ＜Ｍとして説明したが、波数Ｎ、Ｍはこれに限定されず、任意（Ｎ≧Ｍ）に設定することができ、これによって減速比も任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０    ラックアシスト式電動パワーステアリング装置（ラックアシスト式ＥＰＳ）
３０    ハウジング
３０Ａ  第１ハウジング
３０Ｂ  第２ハウジング（モータハウジング）
３１    ラック軸
３２    ボール減速機
３３    ボールねじ機構
３４    電動モータ
３９    雄ねじ部
４０    軸受（複列アンギュラ玉軸受）
４１    ボールナット
４２    雌ねじ部
４３    ボール
５２    軸受（第１の軸受）
６１    偏心円筒部
６３    入力回転部材
６４    出力回転部材
６５    静止部材
６７，６８，６９，７０    トロコイド系波形状溝
８０    トルク伝達部
８１    弾性体
８２    出力部
８３    軸受（第２の軸受）
８５    接続部
９０    予圧ナット
９１    円筒状ハウジング
９２    弾性体
Ｄ１    トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
Ｄ２    トロコイド系波形状溝に係合する転動ボールのピッチ円直径
【図１】
2010285000.tif 000003
【図２】
2010285000.tif 000004
【図３】
2010285000.tif 000005
【図４】
2010285000.tif 000006
【図５】
2010285000.tif 000007
【図６】
2010285000.tif 000008
【図７】
2010285000.tif 000009
【図８】
2010285000.tif 000010
【図９】
2010285000.tif 000011
【図１０】
2010285000.tif 000012